高中物理（新人教必修二）：第七章 6《實(shí)驗(yàn) 探究功與速度變化的關(guān)系》

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歡迎進(jìn)入物理課堂 6 實(shí)驗(yàn) 探究功與速度變化的關(guān)系 1 探究功與速度變化的關(guān)系的思路 靜止 1 使平板上的小車在力的作用下從 開始運(yùn)動(dòng) 測(cè)量力的大小及小車 改變力的大小或小車運(yùn)動(dòng)的距離 也就改變了 2 小車的速度可以由 和紙帶測(cè)出 3 以 為縱坐標(biāo) 以 為橫坐標(biāo) 作出圖線 由圖線特征了解兩者的定量關(guān)系 功W 速度v 在力的作用下運(yùn)動(dòng)的距離 力對(duì)小車做的功 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 2 操作技巧 均勻 相同 一條直線 1 平衡摩擦力 如果紙帶上打出的點(diǎn)距是 的 說(shuō)明紙帶的運(yùn)動(dòng)是勻速的 小車重力沿斜面方向的分力就剛好平衡了小車所受的摩擦力 2 選擇紙帶 對(duì)紙帶上的點(diǎn)進(jìn)行分析 選擇若干個(gè)相鄰距離基本 的點(diǎn)作為小車勻速運(yùn)動(dòng)階段的點(diǎn) 用這些點(diǎn)計(jì)算小車的速度 3 數(shù)據(jù)處理 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出W v草圖 大致判斷兩個(gè)量可能是什么關(guān)系 如果認(rèn)為很可能是W v2 就作出W v2圖線 如果圖線是 就可以證明你的判斷是正確的 實(shí)驗(yàn)原理 探究功與物體速度變化的關(guān)系 可通過(guò)改變力對(duì)物體做的功 測(cè)出力對(duì)物體做功不同時(shí)物體的速度 為了簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn) 可將物體的初速度設(shè)置為零 可用如圖7 6 1所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 通過(guò)增加橡皮筋的根數(shù)使橡皮筋對(duì)小車做的功成倍增加 再通過(guò)打 點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶來(lái)測(cè)量每次實(shí)驗(yàn)后小車的末速度v 圖7 6 1 實(shí)驗(yàn)器材 小車 長(zhǎng)木板 橡皮筋 刻度尺 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 紙帶等 實(shí)驗(yàn)步驟 1 先將長(zhǎng)木板置于水平桌面上 再將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上 讓紙帶的一端夾在小車后端 另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 將長(zhǎng)木板安裝有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端適當(dāng) 直至輕推小 車后小車恰能在板上做 運(yùn)動(dòng) 勻速直線 2 先用1根橡皮筋做實(shí)驗(yàn) 拉長(zhǎng)橡皮筋使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 釋放小車 記錄橡皮筋做的功W和求出小車獲得的速度v1 墊高 3 用2根 3根 的橡皮筋分別代替1根橡皮筋重復(fù)實(shí)驗(yàn) 保證每次釋放小車的位置 即橡皮筋每次拉伸的長(zhǎng)度都 以保證第2次 第3次 橡皮筋做的功是 記錄數(shù)據(jù) 并分別求出小車相應(yīng)獲得的速度v2 v3 數(shù)據(jù)處理 1 測(cè)量小車的速度 實(shí)驗(yàn)獲得如圖7 6 2所示的紙帶 為探究橡皮筋彈力做功和小車速度的關(guān)系 需要測(cè)量彈力做功結(jié)束時(shí)小車的速度 即小車做勻速運(yùn)動(dòng)的速度 所以應(yīng)在紙帶上測(cè)量的物理量是A1 A2間的距離x 小車速度的表達(dá)式是v 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的時(shí)間間隔為T 相同 相同 保持一致 2W 3W 2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 自己設(shè)計(jì)一個(gè)記錄數(shù)據(jù)的表格 3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析 在坐標(biāo)紙上畫出W v和W v2圖線 第1次橡皮筋做的功W為縱軸的單位長(zhǎng)度 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 功與物體速度變化的關(guān)系為W v2 圖7 6 2 例1 在做 探究功與速度變化的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)時(shí) 小車的質(zhì)量為m 使用橡皮筋6根 每次增加一根 實(shí)驗(yàn)中W v和v2的數(shù)據(jù)已填在下面的表格中 1 試在圖7 6 3中作出圖象 圖7 6 3 2 從圖象可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 解析 以W為縱坐標(biāo) v為橫坐標(biāo) 作出W v圖象 圖7 6 4甲 以W為縱坐標(biāo) v2為橫坐標(biāo) 作出W v2圖象 圖乙 從圖乙中可看出 W與v2成正比 圖7 6 4 答案 1 如圖7 6 4甲和乙所示 W與v2成正比 例2 對(duì)橡皮筋做的功來(lái)說(shuō) 直接測(cè)量是有困難的 我們可以巧妙地避開這個(gè)難題而不影響問(wèn)題的解決 只需要測(cè)出每次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功是第一次的多少倍 使用的方 法是 A 用同樣的力對(duì)小車做功 讓小車通過(guò)的距離依次是s 2s 3s 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí) 力對(duì)小車做的功就分別是W 2W 3W B 讓小車通過(guò)相同的距離 所用的力分別為F 2F 3F 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí) 力對(duì)小車做的功就分別是W 2W 3W C 在實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度保持一致 當(dāng)用1條 2條 3條 同樣的橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí) 橡皮筋對(duì)小車做的功就分別是W 2W 3W D 利用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量對(duì)小車的拉力F和小車在拉力作用下移動(dòng)的距離s 便可以求出每次實(shí)驗(yàn)中力對(duì)小車做的功 可控制為W 2W 3W 解析 橡皮筋對(duì)小車的作用力是個(gè)變力 其力的變化不好控制 且其做的功無(wú)法直接用公式進(jìn)行計(jì)算 故A B選項(xiàng)可行性均不高 C選項(xiàng)操作方便 且不用計(jì)算橡皮筋具體做的功 D選項(xiàng)的操作不可取 答案 C 觸類旁通 1 關(guān)于 探究功與速度變化的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn) 下列說(shuō)法正 確的是 D A 每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車做功的具體數(shù)值B 每次實(shí)驗(yàn)中 橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度沒(méi)有必要保持一致C 應(yīng)該盡量使長(zhǎng)木板保持水平D 接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 再讓小車在橡皮筋的作用下彈出 2 在 探究功與速度變化的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)中作出的W v 圖象 應(yīng)為下列圖中的 B 解析 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出W與v2成正比 所以根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知W v圖象是拋物線 且開口向上 故選B 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全